スペクトル撮像のための高速切り換えのシステム及び方法
【課題】ＣＴイメージング・システムにおける高速二重ｋＶｐ切り換えの方法及び装置を提供する。
【解決手段】システムが、少なくとも一つの電圧レベルを出力するように構成されている発生器と、対象に向けて照射されるＸ線を発生するように構成されているＸ線源とを含んでいる。このシステムは、発生器の出力及びＸ線源の入力に結合されており、第一の電圧レベルと第二の電圧レベルとの間でＸ線源への出力を切り換える又は切り換えることを支援するように構成されているモジュールを含んでいる。
【解決手段】システムが、少なくとも一つの電圧レベルを出力するように構成されている発生器と、対象に向けて照射されるＸ線を発生するように構成されているＸ線源とを含んでいる。このシステムは、発生器の出力及びＸ線源の入力に結合されており、第一の電圧レベルと第二の電圧レベルとの間でＸ線源への出力を切り換える又は切り換えることを支援するように構成されているモジュールを含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、診断撮像に関し、さらに具体的には、既存のＣＴイメージング・システムにおける高速二重ｋＶｐ切り換えの方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的には、計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムでは、Ｘ線源がコーン形状のビームを患者又は手荷物のような被検体又は物体に向けて放出する。以下では、「被検体」及び「物体」「対象」等の用語は、撮像されることが可能な任意の物体を包含するものとする。ビームは、被検体によって減弱された後に放射線検出器のアレイに入射する。検出器アレイにおいて受光される減弱後のビーム放射線の強度は典型的には、被検体によるＸ線ビームの減弱に依存する。検出器アレイの各々の検出器素子が、各々の検出器素子によって受光される減弱後のビームを示す別個の電気信号を発生する。これらの電気信号は量子化されてデータ処理システムへ送信されて解析を施され、これにより最終的に画像を形成する。
【０００３】
一般的には、Ｘ線源及び検出器アレイは、撮像平面内で被検体を中心としてガントリの周りで回転する。Ｘ線源は典型的には、焦点からＸ線ビームを放出するＸ線管を含んでいる。Ｘ線検出器は典型的には、検出器において受光されるＸ線ビームをコリメートするコリメータと、コリメータに隣接して設けられておりＸ線を光エネルギへ変換するシンチレータと、隣接するシンチレータから光エネルギを受け取ってここから電気信号を発生するフォトダイオードとを含んでいる。
【０００４】
典型的には、シンチレータ・アレイの各々のシンチレータがＸ線を光エネルギへ変換する。各々のシンチレータは、隣接するフォトダイオードに光エネルギを放出する。各々のフォトダイオードは、光エネルギを検出して対応する電気信号を発生する。次いで、フォトダイオードの出力は量子化された後にデータ処理システムへ伝送されて、画像再構成を施される。
【０００５】
ＣＴイメージング・システムは、エネルギ識別（ＥＤ）型、多重エネルギ（ＭＥ）型、及び／又は二重エネルギ（ＤＥ）型のＣＴイメージング・システムを含む場合があり、これらのシステムは、ＥＤＣＴイメージング・システム、ＭＥＣＴイメージング・システム、及び／又はＤＥ−ＣＴイメージング・システムとも呼ばれる。ＥＤＣＴ、ＭＥＣＴ及び／又はＤＥ−ＣＴイメージング・システムは、異なるＸ線スペクトルに応答するように構成される。例えば、従来の第三世代ＣＴシステムは、放出されるＸ線ビームを構成する入射フォトンのエネルギのピーク及びスペクトルを変化させたＸ線管の異なるピーク・キロボルト（ｋＶｐ）・レベルにおいて逐次的にＸ線投影データを取得することができる。検出器に到達する各々のＸ線フォトンが当該フォトンのフォトン・エネルギを示しているようなエネルギ感知型検出器を用いることができる。
【０００６】
これらの測定を得る手法として、二つの別個のエネルギ・スペクトルによって走査を行なって、検出器でのエネルギ堆積に応じてフォトン・エネルギを検出するものがある。ＥＤＣＴ／ＭＥＣＴ／ＤＥ−ＣＴは、エネルギ識別及び物質特徴決定を提供する。例えば、物体散乱が存在しない状態で、システムは、スペクトルの二つのフォトン・エネルギ領域からの信号、すなわち入射Ｘ線スペクトルの低エネルギ部分及び高エネルギ部分からの信号に基づいて、異なるエネルギにおける挙動を導く。二つのエネルギ領域から検出される信号は、撮像されている物質のエネルギ依存性を分解するのに十分な情報を提供する。さらに、二つのエネルギ領域から検出される信号は、２種の仮想的物質で構成される物体の相対的組成を決定するのに十分な情報を提供する。
【０００７】
二重エネルギ走査の主な目的は、異なるエネルギ・スペクトルでの２回の走査を用いることにより画像内でのコントラスト分離を強化する診断ＣＴ画像を得ることにある。産業用検査システムの場合には、この情報は被走査物体の物質特定的な特性の特徴決定を可能にする。シンチレータのようなエネルギ識別型でない検出器を用いて二重エネルギ走査を達成する多くの手法が提案されている。かかる手法としては、管を例えば８０ｋＶｐ及び１４０ｋＶｐの電位において動作させて、２回の走査を連続して（back-to-back）時間的に逐次的に取得する手法であって、これらの走査が被検体の周りでの２回転を必要とする手法、又は回転角度の関数としてインタリーブして取得する手法であって、被検体の周りでの１回転を必要とする手法の何れかがある。高周波発生器が、交番するビュー毎にＸ線源の電位を切り換えることを可能にした。結果として、二重エネルギ投影データ（高エネルギ及び低エネルギ投影データ）を、従来のＣＴ技術では必要とされていたような数秒間隔で行なわれる２回の別個の走査ではなく、時間的にインタリーブされた態様で得ることができる。しかしながら、互いから数秒間隔にある別個の走査を取得すると、患者の運動（患者の外的運動及び内部器官の運動の両方）、並びに列型（in-line）物体検査に用いられるようなヘリカル・スキャン（螺旋走査）の場合には異なるコーン角度に起因して、データ集合同士の間に位置揃え不正が生ずる。また、一般に、従来の２回式の二重ｋＶｐ手法は、手荷物スキャナのように、運動している身体の特徴又は物体の特徴について微小な細部を分解する必要がある場合に信頼して適用することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−０５４１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
高周波発生器を介してＸ線源電位を切り換えれば従来の２回式二重エネルギ走査に関連する問題の多くが解決されるが、かかる構成は幾つかの撮像応用に必要とされる切り換え速度を必ずしも提供しない。例えば、心臓撮像、並びに警備用及び産業用検査のような幾つかの低電流撮像応用は、単に高周波発生器によってＸ線源電位を切り換えていたのでは実効的に実行され得ない。しばしば、これら装置を接続するケーブル及びＸ線管のキャパシタンス、並びに低いＸ線管電流レベルを部分的な理由として、高周波発生器とＸ線源との間で動作電位の切り換えの応答時間に遅延が存在する。
【００１０】
上述の二重ｋＶｐ切り換え手法を用いると、高電圧発生器は高電圧ケーブルを介してＸ線管のようなＸ線源に直接結合される。高電圧発生器は２種の別個の電圧レベルの間を切り換わって二重ｋＶｐ撮像を行なうことが可能な２段型発生器であってよいが、この切り換えは典型的には、容量効果及び他の効果による影響を受ける。すなわち、発生器を第一の（低）電圧レベル又は第一のｋＶｐレベルから第二の（高）ｋＶｐレベルに切り換えるときの立ち上がり時間が、高電圧発生器の電力によって限定されて、多くの医療応用及び警備応用での実効的な二重ｋＶｐ撮像には低速過ぎる場合がある。同様に、高ｋＶｐレベルから低ｋＶｐレベルへの切り換えの間の立ち下がり時間は一般に極く低速であり、印加される複数のスペクトルのエネルギ分離を実効的に低下させ、物質特定感度が低下し従って二重ｋＶｐ撮像の実効性が低下する。このようなものとして、これらの不十分な切り換え速度はしばしば、投影データ対には位置揃え不正を、また再構成画像には縞アーティファクトを招く。
【００１１】
従って、適当な二重ｋＶｐ切り換えを提供する装置及び方法を設計することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上述の欠点を克服した高速ｋＶｐ切り換えの方法及び装置に関するものである。
【００１３】
本発明の一つの観点によれば、システムが、少なくとも一つの電圧レベルを出力するように構成されている発生器と、対象に向けて照射されるＸ線を発生するように構成されているＸ線源とを含んでいる。このシステムは、発生器の出力及びＸ線源の入力に結合されており、第一の電圧レベルと第二の電圧レベルとの間でＸ線源の出力を切り換える又は切り換えることを支援するように構成されているモジュールを含んでいる。
【００１４】
本発明のもう一つの観点によれば、１よりも多いエネルギ・スペクトルにおいて撮像データを取得する方法が、Ｘ線源に接続可能なモジュールに少なくとも一つの電圧を入力するステップと、モジュールをＸ線源に結合して、第一の電圧をＸ線源に出力するステップとを含んでいる。この方法はさらに、第一の電圧を用いて発生されるＸ線エネルギ・スペクトルの第一のビームをＸ線源から対象に向けて投射して、第一の測定投影データ集合を取得するステップと、回路モジュールを用いて第一の電圧から第二の電圧に切り換えるステップと、第二の電圧を用いて発生されるＸ線エネルギの第二のビームをＸ線源から対象に向けて投射して、第二の測定投影データ集合を取得するステップと、第一及び第二の測定投影データ集合から少なくとも一つの代表画像を再構成するステップとを含んでいる。
【００１５】
本発明のさらにもう一つの観点によれば、イメージング・システムが、走査したい被検体を収容する開口を有するガントリと、多数のエネルギを有するＸ線を被検体に向けて投射するように構成されているＸ線源と、Ｘ線源に結合されており、少なくとも一つの電圧を発生するように構成されている発生器と、発生器とＸ線源との間に結合されており、第一の電圧を印加するときには第一のエネルギ・スペクトルを有するＸ線が発生され、第二の電圧を印加するときには第二のエネルギ・スペクトルを有するＸ線が発生されるように、第一の電圧と第二の電圧との間で切り換える又は切り換えることを支援することを提供するように構成されている回路モジュールと、コンピュータとを含んでいる。コンピュータは、第一のエネルギ・スペクトルにあるＸ線及び第二のエネルギ・スペクトルにあるＸ線から撮像データを取得するように構成されている。
【００１６】
これらの利点及び特徴、並びに他の利点及び特徴は、添付の図面に関連して掲げられている本発明の好適実施形態の以下の詳細な説明からさらに容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ＣＴイメージング・システムの見取り図である。
【図２】図１に示すシステムのブロック模式図である。
【図３】本発明の実施形態による高速ｋＶｐ電圧波形の概略ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態による高速ｋＶｐ切り換え構成のグラフ図である。
【図５】本発明の実施形態による切り換え介設回路の模式図である。
【図６】本発明の実施形態による高速ｋＶｐ切り換え構成の概略ブロック図である。
【図７】本発明の実施形態による高速ｋＶｐ切り換え構成の概略ブロック図である。
【図８】本発明の実施形態による非侵襲型小包検査システムと共に用いられるＣＴシステムの見取り図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の各実施形態の動作環境を６４スライス型計算機式断層写真法（ＣＴ）システムに関連して説明する。しかしながら、当業者には、本発明の各実施形態が他のマルチ・スライス型構成での利用にも同等に適用可能であることが認められよう。また、本発明の各実施形態をＸ線の検出及び変換に関連して説明する。しかしながら、当業者はさらに、本発明の各実施形態が他の高周波電磁エネルギの検出及び変換にも同等に適用可能であることを認められよう。本発明の各実施形態を「第三世代」ＣＴスキャナに関連して説明するが、本発明の各実施形態は他世代のＣＴシステムにも同等に適用可能である。加えて、Ｘ線管及び検出器は撮像対象の周りを回転すると記載されているが、検出器及びＸ線源が静止した状態に保たれて物体が回転するような代替的構成も思量される。また、ＣＴシステムの環境で議論するが、これらの手法は、医療用及び産業用の放射線応用に用いられる投影Ｘ線撮像にも同等に適用可能である。
【００１９】
図１には、計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム１０が、「第三世代」ＣＴスキャナに典型的なガントリ１２を含むものとして示されている。ガントリ１２はＸ線源１４を有し、Ｘ線源１４は、ガントリ１２の反対側に位置する検出器アセンブリ又はコリメータ１８に向けてＸ線ビームを投射する。ここで図２を参照して述べると、検出器アセンブリ１８は、複数の検出器２０及びデータ取得システム（ＤＡＳ）３２によって形成されている。複数の検出器２０は、患者２２を透過する投射Ｘ線１６を感知し、ＤＡＳ３２は後続の処理のためにデータをディジタル信号へ変換する。各々の検出器２０が、入射Ｘ線ビームの強度を表わし従って患者２２を透過した減弱後のビームの強度を表わすアナログ電気信号を発生する。Ｘ線投影データを取得するための１回の走査の間に、ガントリ１２及びガントリ１２に装着されている構成部品は回転中心２４の周りを回転する。
【００２０】
ガントリ１２の回転及びＸ線源１４の動作は、ＣＴシステム１０の制御機構２６によって制御される。制御機構２６は、Ｘ線源１４に電力及びタイミング信号を供給するＸ線制御器２８及び発生器２９と、ガントリ１２の回転速度及び位置を制御するガントリ・モータ制御器３０とを含んでいる。画像再構成器３４が、サンプリングされてディジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３２から受け取って高速再構成を実行する。再構成された画像はコンピュータ３６への入力として印加され、コンピュータ３６は大容量記憶装置３８に画像を記憶させる。
【００２１】
コンピュータ３６はまた、キーボード、マウス、音声作動式コントローラ、又は他の任意の適当な入力装置のような何らかの形態の操作者インタフェイスを有するコンソール４０を介して、操作者から命令及び走査用パラメータを受け取る。付設されている表示器４２によって、操作者は、再構成された画像及びコンピュータ３６からのその他のデータを観測することができる。操作者が供給した命令及びパラメータはコンピュータ３６によって用いられて、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御器２８及びガントリ・モータ制御器３０に制御信号及び情報を供給する。加えて、コンピュータ３６は、電動テーブル４６を制御するテーブル・モータ制御器４４を動作させて、患者２２及びガントリ１２を配置する。具体的には、テーブル４６は患者２２を図１のガントリ開口４８を通して全体として又は部分的に移動させる。
【００２２】
図３には、本発明による高速ｋＶｐ切り換え構成の実施形態の一例が示されている。システム２００は、高電圧ケーブル２２０に結合された高電圧発生器２１０を含んでいる。高電圧発生器２１０は、少なくとも一つの電圧レベルを発生するように構成されている。システム２００は、高電圧ケーブル２２０とＸ線管２４０との間に結合されている介設回路（interposer circuit）２３０を含んでいる。本発明の各実施形態では、Ｘ線管２４０は、例として単カソード型Ｘ線管であっても二重カソード型Ｘ線管であってもよい。介設回路２３０は、第一の電圧レベルと第二の電圧レベルとの間を高速で切り換える又は切り換えることを支援するように構成されている。この第一の電圧レベルと第二の電圧レベルとの間での高速切り換えは、投影対の位置揃え不正及び再構成画像に結果として生じ得るアーティファクトを大幅に減少させ、これにより走査対象の物質分解及び実効原子番号決定を改善する。
【００２３】
続けて図３について述べると、上述のように、介設回路２３０は、高電圧ケーブル２２０とＸ線管２４０との間に結合されている。かかる構成では、高電圧ケーブル２２０の負荷キャパシタンスは、介設回路２３０によって達成可能な切り換え速度に最小限で影響する。但し、介設回路２３０の配置はシステム２００に示す構成に限定されない。本発明の各実施形態では、介設回路２３０は、様々な構成の下でＸ線システムの発生器を含め既存のＸ線システムに組み入れられ得るモジュール式ユニットとして構築され得る。かかる構成の実例については本書であらためて議論する。モジュール式ユニットとして、介設回路２３０は既存のシステムの内部に装着され又は組み入れられて、このようにして本例では高速二重ｋＶｐ撮像を可能にするためのＸ線システムの完全な分解修理（オーバホール）又は交換を、不必要にすることができる。従って、モジュール式介設回路２３０を既存のＸ線システムに単に組み入れることにより、高速二重ｋＶｐ撮像のために既存のＸ線システムを改造する又は交換することに典型的に伴う経費が大幅に縮小される。
【００２４】
図４は、実施形態の一例による二重ｋＶｐ切り換えのプロット３００を示す。一対の電圧レベルｋＶ＿Ｌ及びｋＶ＿Ｈが電圧軸３０２に沿って示されており、第一の電圧３０５、及び第一の電圧３０５よりも高い第二の電圧３１０の各レベルを示している。上述のような介設回路２３０のような介設回路が、第一の電圧３０５と第二の電圧３１０との間を高速に切り換える又は切り換えることを支援するように構成されている。例えば、介設回路は、１００ｋＶｐ及び１８０ｋＶｐのような電圧の間を高速に切り換える又は切り換えることを支援することができる。プロット３００は、第一の電圧３０５と第二の電圧３１０との間を切り換えているときの介設回路の出力３１３を示している。第二の電圧レベル３１０にある出力３１３は、一つのビュー期間の間に相対的に低い電圧レベル３１１に「降下（droop）」し又は低下するが、この降下は１０ｋＶを上回るべきでない。介設回路の出力３１３を受けるように接続された図３のＸ線管２４０のようなＸ線管が、第一及び第二の電圧３０５、３１０に応じて交番するＸ線スペクトルを放出する。この異なる発生器電圧レベルにおいて発生される交番するＸ線スペクトルを介して投影データを取得することにより、走査対象の物質組成及び実効原子番号のような物質特定的な情報を、公知の基底物質分解法を介して得ることができる。
【００２５】
立ち上がり時間３１５及び立ち下がり時間３２０が時間軸３０４に沿って示されている。本発明の実施形態によれば、プロット３００の立ち上がり時間３１５は約１０マイクロ秒間以下である。同様に、立ち下がり時間３２０も約１０マイクロ秒間以下である。但し、本発明の各実施形態では、立ち上がり時間３１５及び立ち下がり時間３２０はこのように限定されている訳ではなく、１０マイクロ秒間よりも長くても短くてもよい。加えて、立ち上がり時間３１５及び立ち下がり時間３２０は、投影対の間に最小限の位置揃え不正を有する取得撮像データを生ずるような動作パラメータに基づいて選択される。さらに、図４に示す電圧降下は、介設回路の設計形式に応じて１０ｋＶよりも遥かに小さくても大きくてもよい。
【００２６】
当業者は、介設回路による低電圧及び高電圧切り換えを走査時にガントリの異なる角度位置において繰り返して、１又は複数のビューを低ｋＶｐ３０５において得て、１又は複数のビューを高ｋＶｐ３１０において得るインターリーブ・パターンのデータが取得されるようにし得ることを容易に認められよう。
【００２７】
図５には、本発明の実施形態による介設回路のさらに詳細な図が示されている。介設回路４００は、電圧入力４０２、分圧器４０４、直列に結合された複数の切り換え段４１０、及び電圧出力４０６を含んでいる。各々の段が、一対のスイッチＳｎ及びＳｎ′と、反対に流れる電流を阻止するように動作可能なダイオードＤｎと、キャパシタＣｎとを有している。尚、「ｎ」は段番号に対応している。動作時には、介設回路４００は、入力４０２を介して図３の高電圧発生器２１０のような高電圧発生器から電圧を受け取り、段の列４１０が、出力４０６において一対の電圧レベルの間での入力電圧の高速切り換えを可能にしている。すなわち、各々の段４１０のスイッチＳｎ及びＳｎ′は二つの論理信号によって制御され、Ｓｎを開いてスイッチＳｎ′を閉じると第一の電圧を出力するように作用し、他方のスイッチＳｎを閉じるとキャパシタＣｎを直列に接続して第二の高い電圧を出力するように作用する。段４１０の総数は電圧増大の大きさに依存し、このようにして介設回路４００は様々な電圧レベル要件を満たすように設計され得る。上で図３に関して議論した介設回路２３０と同様に、介設回路４００はモジュール式回路であってよく、僅かな経費又はシステム停止時間で除去、修理又は交換を行なうことができる。加えて、個々の段４１０もまたモジュール式であり、介設回路４００の内部で修理又は交換を容易に行なうことができる。図５に示す実施形態では、一例として、介設回路はＸ線管に印加される電圧を制御する。
【００２８】
図６は、本発明のもう一つの実施形態による高速ｋＶｐ切り換え構成を示す。システム５００は、図３に示すシステム２００と同様に動作するように構成されているが、内部での介設回路の配置が異なる。すなわち、高電圧発生器５１０が介設回路５３０に結合され又は一体化されており、次いで介設回路５３０は高電圧ケーブル５２０に結合されている。これにより、高電圧ケーブル５２０はＸ線管５４０に直接結合される。上で図３に関連して述べたように、モジュール式介設回路５３０は、Ｘ線管５４０に印加される電圧レベルを高速に切り換えるように依然動作しつつＸ線システム５００の全体にわたり多様な構成として配置され得る。例えば、高電圧発生器５１０及びモジュール式介設回路５３０は、図６の破線で示すように単一ユニット５１５として一体化され得る。
【００２９】
もう一つの例として、図７は、本発明のもう一つの実施形態による高速ｋＶｐ切り換え構成を示す。システム６００は、高電圧ケーブル６２０に結合された高電圧発生器６１０を含んでいる。上で図３に示すシステム２００と同様に、介設回路６３０が高電圧ケーブル６２０の後方に配置されている。しかしながら、介設回路６３０はＸ線管６４０に電気的に結合されているばかりでなく、介設回路６３０及びＸ線管６４０が単一ユニットとして動作可能となるようにＸ線管６４０に直接装着されている。介設回路６３０は、Ｘ線管６４０自体の真空領域（図示されていない）に一体化されることもできる。
【００３０】
図８は、非侵襲型小包又は手荷物検査システムと共に用いられるＸ線イメージング・システム７００の見取り図である。Ｘ線システム７００は内部に開口７０４を有するガントリ７０２を含んでおり、この開口７０４を通して小包又は手荷物を通過させることができる。ガントリ７０２は、Ｘ線管７０６のような高周波電磁エネルギ源７０６と、検出器アセンブリ７０８とを収容している。また、コンベヤ・システム７１０が設けられており、コンベヤ・システム７１０は、構造７１４によって支持されており走査のために小包又は手荷物７１６を自動的に且つ連続的に開口７０４に通すコンベヤ・ベルト７１２を含んでいる。物体７１６をコンベヤ・ベルト７１２によって開口７０４に送り込み、次いで撮像データを取得し、コンベヤ・ベルト７１２によって開口７０４から小包７１６を除去することを、制御された連続的な態様で行なう。結果として、郵便物検査官、手荷物積み降ろし員及び他の警備人員が、爆発物、刃物、銃及び密輸品等について小包７１６の内容を非侵襲的に検査することができる。当業者は、ガントリ７０２が静止型であっても回転式であってもよいことを認められよう。回転式ガントリ７０２の場合には、システム７００は手荷物走査向け、又は他の産業応用若しくは医療応用向けのＣＴシステムとして動作するように構成され得る。
【００３１】
この書面の記載は、最適な態様を含めて本書において本発明を開示し、また任意の装置又はシステムを製造して利用すること及び任意の組み込まれた方法を実行することを含めてあらゆる当業者が本発明を実施することを可能にするように実例を用いている。特許付与可能な発明の範囲は特許請求の範囲によって画定されており、当業者に想到される他の実例を含み得る。かかる他の実例は、特許請求の範囲の書字言語に相違しない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の書字言語と非実質的な相違を有する等価な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３２】
１０ 計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム
１２ ガントリ
１４ Ｘ線源
１６ 投射Ｘ線
１８ 検出器アセンブリ
２０ 複数の検出器
２２ 患者
２４ 回転中心
２６ 制御機構
２８ Ｘ線制御器
２９ 発生器
３０ ガントリ・モータ制御器
３２ データ取得システム（ＤＡＳ）
３４ 画像再構成器
３６ コンピュータ
３８ 大容量記憶装置
４０ コンソール
４２ 表示器
４４ テーブル・モータ制御器
４６ 電動テーブル
４８ ガントリ開口
２００、５００、６００ システム
２１０、５１０、６１０ 高電圧発生器
２２０、５２０、６２０ 高電圧ケーブル
２３０、５３０、６３０ 介設回路
２４０、５４０、６４０ Ｘ線管
３００ 二重ｋＶｐ切り換えのプロット
３０２ 電圧軸
３０４ 時間軸
３０５ 第一の電圧
３１０ 第二の電圧
３１１ 相対的に低い電圧レベル
３１３ 介設回路の出力
３１５ 立ち上がり時間
３２０ 立ち下がり時間
４００ 介設回路
４０２ 電圧入力
４０４ 分圧器
４０６ 電圧出力
４１０ 切り換え段
５１５ 単一ユニット
７００ 小包／手荷物検査システム
７０２ ガントリ
７０４ 開口
７０６ Ｘ線管
７０８ 検出器アセンブリ
７１０ コンベヤ・システム
７１２ コンベヤ・ベルト
７１４ 構造
７１６ 小包又は手荷物
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、診断撮像に関し、さらに具体的には、既存のＣＴイメージング・システムにおける高速二重ｋＶｐ切り換えの方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的には、計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムでは、Ｘ線源がコーン形状のビームを患者又は手荷物のような被検体又は物体に向けて放出する。以下では、「被検体」及び「物体」「対象」等の用語は、撮像されることが可能な任意の物体を包含するものとする。ビームは、被検体によって減弱された後に放射線検出器のアレイに入射する。検出器アレイにおいて受光される減弱後のビーム放射線の強度は典型的には、被検体によるＸ線ビームの減弱に依存する。検出器アレイの各々の検出器素子が、各々の検出器素子によって受光される減弱後のビームを示す別個の電気信号を発生する。これらの電気信号は量子化されてデータ処理システムへ送信されて解析を施され、これにより最終的に画像を形成する。
【０００３】
一般的には、Ｘ線源及び検出器アレイは、撮像平面内で被検体を中心としてガントリの周りで回転する。Ｘ線源は典型的には、焦点からＸ線ビームを放出するＸ線管を含んでいる。Ｘ線検出器は典型的には、検出器において受光されるＸ線ビームをコリメートするコリメータと、コリメータに隣接して設けられておりＸ線を光エネルギへ変換するシンチレータと、隣接するシンチレータから光エネルギを受け取ってここから電気信号を発生するフォトダイオードとを含んでいる。
【０００４】
典型的には、シンチレータ・アレイの各々のシンチレータがＸ線を光エネルギへ変換する。各々のシンチレータは、隣接するフォトダイオードに光エネルギを放出する。各々のフォトダイオードは、光エネルギを検出して対応する電気信号を発生する。次いで、フォトダイオードの出力は量子化された後にデータ処理システムへ伝送されて、画像再構成を施される。
【０００５】
ＣＴイメージング・システムは、エネルギ識別（ＥＤ）型、多重エネルギ（ＭＥ）型、及び／又は二重エネルギ（ＤＥ）型のＣＴイメージング・システムを含む場合があり、これらのシステムは、ＥＤＣＴイメージング・システム、ＭＥＣＴイメージング・システム、及び／又はＤＥ−ＣＴイメージング・システムとも呼ばれる。ＥＤＣＴ、ＭＥＣＴ及び／又はＤＥ−ＣＴイメージング・システムは、異なるＸ線スペクトルに応答するように構成される。例えば、従来の第三世代ＣＴシステムは、放出されるＸ線ビームを構成する入射フォトンのエネルギのピーク及びスペクトルを変化させたＸ線管の異なるピーク・キロボルト（ｋＶｐ）・レベルにおいて逐次的にＸ線投影データを取得することができる。検出器に到達する各々のＸ線フォトンが当該フォトンのフォトン・エネルギを示しているようなエネルギ感知型検出器を用いることができる。
【０００６】
これらの測定を得る手法として、二つの別個のエネルギ・スペクトルによって走査を行なって、検出器でのエネルギ堆積に応じてフォトン・エネルギを検出するものがある。ＥＤＣＴ／ＭＥＣＴ／ＤＥ−ＣＴは、エネルギ識別及び物質特徴決定を提供する。例えば、物体散乱が存在しない状態で、システムは、スペクトルの二つのフォトン・エネルギ領域からの信号、すなわち入射Ｘ線スペクトルの低エネルギ部分及び高エネルギ部分からの信号に基づいて、異なるエネルギにおける挙動を導く。二つのエネルギ領域から検出される信号は、撮像されている物質のエネルギ依存性を分解するのに十分な情報を提供する。さらに、二つのエネルギ領域から検出される信号は、２種の仮想的物質で構成される物体の相対的組成を決定するのに十分な情報を提供する。
【０００７】
二重エネルギ走査の主な目的は、異なるエネルギ・スペクトルでの２回の走査を用いることにより画像内でのコントラスト分離を強化する診断ＣＴ画像を得ることにある。産業用検査システムの場合には、この情報は被走査物体の物質特定的な特性の特徴決定を可能にする。シンチレータのようなエネルギ識別型でない検出器を用いて二重エネルギ走査を達成する多くの手法が提案されている。かかる手法としては、管を例えば８０ｋＶｐ及び１４０ｋＶｐの電位において動作させて、２回の走査を連続して（back-to-back）時間的に逐次的に取得する手法であって、これらの走査が被検体の周りでの２回転を必要とする手法、又は回転角度の関数としてインタリーブして取得する手法であって、被検体の周りでの１回転を必要とする手法の何れかがある。高周波発生器が、交番するビュー毎にＸ線源の電位を切り換えることを可能にした。結果として、二重エネルギ投影データ（高エネルギ及び低エネルギ投影データ）を、従来のＣＴ技術では必要とされていたような数秒間隔で行なわれる２回の別個の走査ではなく、時間的にインタリーブされた態様で得ることができる。しかしながら、互いから数秒間隔にある別個の走査を取得すると、患者の運動（患者の外的運動及び内部器官の運動の両方）、並びに列型（in-line）物体検査に用いられるようなヘリカル・スキャン（螺旋走査）の場合には異なるコーン角度に起因して、データ集合同士の間に位置揃え不正が生ずる。また、一般に、従来の２回式の二重ｋＶｐ手法は、手荷物スキャナのように、運動している身体の特徴又は物体の特徴について微小な細部を分解する必要がある場合に信頼して適用することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−０５４１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
高周波発生器を介してＸ線源電位を切り換えれば従来の２回式二重エネルギ走査に関連する問題の多くが解決されるが、かかる構成は幾つかの撮像応用に必要とされる切り換え速度を必ずしも提供しない。例えば、心臓撮像、並びに警備用及び産業用検査のような幾つかの低電流撮像応用は、単に高周波発生器によってＸ線源電位を切り換えていたのでは実効的に実行され得ない。しばしば、これら装置を接続するケーブル及びＸ線管のキャパシタンス、並びに低いＸ線管電流レベルを部分的な理由として、高周波発生器とＸ線源との間で動作電位の切り換えの応答時間に遅延が存在する。
【００１０】
上述の二重ｋＶｐ切り換え手法を用いると、高電圧発生器は高電圧ケーブルを介してＸ線管のようなＸ線源に直接結合される。高電圧発生器は２種の別個の電圧レベルの間を切り換わって二重ｋＶｐ撮像を行なうことが可能な２段型発生器であってよいが、この切り換えは典型的には、容量効果及び他の効果による影響を受ける。すなわち、発生器を第一の（低）電圧レベル又は第一のｋＶｐレベルから第二の（高）ｋＶｐレベルに切り換えるときの立ち上がり時間が、高電圧発生器の電力によって限定されて、多くの医療応用及び警備応用での実効的な二重ｋＶｐ撮像には低速過ぎる場合がある。同様に、高ｋＶｐレベルから低ｋＶｐレベルへの切り換えの間の立ち下がり時間は一般に極く低速であり、印加される複数のスペクトルのエネルギ分離を実効的に低下させ、物質特定感度が低下し従って二重ｋＶｐ撮像の実効性が低下する。このようなものとして、これらの不十分な切り換え速度はしばしば、投影データ対には位置揃え不正を、また再構成画像には縞アーティファクトを招く。
【００１１】
従って、適当な二重ｋＶｐ切り換えを提供する装置及び方法を設計することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上述の欠点を克服した高速ｋＶｐ切り換えの方法及び装置に関するものである。
【００１３】
本発明の一つの観点によれば、システムが、少なくとも一つの電圧レベルを出力するように構成されている発生器と、対象に向けて照射されるＸ線を発生するように構成されているＸ線源とを含んでいる。このシステムは、発生器の出力及びＸ線源の入力に結合されており、第一の電圧レベルと第二の電圧レベルとの間でＸ線源の出力を切り換える又は切り換えることを支援するように構成されているモジュールを含んでいる。
【００１４】
本発明のもう一つの観点によれば、１よりも多いエネルギ・スペクトルにおいて撮像データを取得する方法が、Ｘ線源に接続可能なモジュールに少なくとも一つの電圧を入力するステップと、モジュールをＸ線源に結合して、第一の電圧をＸ線源に出力するステップとを含んでいる。この方法はさらに、第一の電圧を用いて発生されるＸ線エネルギ・スペクトルの第一のビームをＸ線源から対象に向けて投射して、第一の測定投影データ集合を取得するステップと、回路モジュールを用いて第一の電圧から第二の電圧に切り換えるステップと、第二の電圧を用いて発生されるＸ線エネルギの第二のビームをＸ線源から対象に向けて投射して、第二の測定投影データ集合を取得するステップと、第一及び第二の測定投影データ集合から少なくとも一つの代表画像を再構成するステップとを含んでいる。
【００１５】
本発明のさらにもう一つの観点によれば、イメージング・システムが、走査したい被検体を収容する開口を有するガントリと、多数のエネルギを有するＸ線を被検体に向けて投射するように構成されているＸ線源と、Ｘ線源に結合されており、少なくとも一つの電圧を発生するように構成されている発生器と、発生器とＸ線源との間に結合されており、第一の電圧を印加するときには第一のエネルギ・スペクトルを有するＸ線が発生され、第二の電圧を印加するときには第二のエネルギ・スペクトルを有するＸ線が発生されるように、第一の電圧と第二の電圧との間で切り換える又は切り換えることを支援することを提供するように構成されている回路モジュールと、コンピュータとを含んでいる。コンピュータは、第一のエネルギ・スペクトルにあるＸ線及び第二のエネルギ・スペクトルにあるＸ線から撮像データを取得するように構成されている。
【００１６】
これらの利点及び特徴、並びに他の利点及び特徴は、添付の図面に関連して掲げられている本発明の好適実施形態の以下の詳細な説明からさらに容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ＣＴイメージング・システムの見取り図である。
【図２】図１に示すシステムのブロック模式図である。
【図３】本発明の実施形態による高速ｋＶｐ電圧波形の概略ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態による高速ｋＶｐ切り換え構成のグラフ図である。
【図５】本発明の実施形態による切り換え介設回路の模式図である。
【図６】本発明の実施形態による高速ｋＶｐ切り換え構成の概略ブロック図である。
【図７】本発明の実施形態による高速ｋＶｐ切り換え構成の概略ブロック図である。
【図８】本発明の実施形態による非侵襲型小包検査システムと共に用いられるＣＴシステムの見取り図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の各実施形態の動作環境を６４スライス型計算機式断層写真法（ＣＴ）システムに関連して説明する。しかしながら、当業者には、本発明の各実施形態が他のマルチ・スライス型構成での利用にも同等に適用可能であることが認められよう。また、本発明の各実施形態をＸ線の検出及び変換に関連して説明する。しかしながら、当業者はさらに、本発明の各実施形態が他の高周波電磁エネルギの検出及び変換にも同等に適用可能であることを認められよう。本発明の各実施形態を「第三世代」ＣＴスキャナに関連して説明するが、本発明の各実施形態は他世代のＣＴシステムにも同等に適用可能である。加えて、Ｘ線管及び検出器は撮像対象の周りを回転すると記載されているが、検出器及びＸ線源が静止した状態に保たれて物体が回転するような代替的構成も思量される。また、ＣＴシステムの環境で議論するが、これらの手法は、医療用及び産業用の放射線応用に用いられる投影Ｘ線撮像にも同等に適用可能である。
【００１９】
図１には、計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム１０が、「第三世代」ＣＴスキャナに典型的なガントリ１２を含むものとして示されている。ガントリ１２はＸ線源１４を有し、Ｘ線源１４は、ガントリ１２の反対側に位置する検出器アセンブリ又はコリメータ１８に向けてＸ線ビームを投射する。ここで図２を参照して述べると、検出器アセンブリ１８は、複数の検出器２０及びデータ取得システム（ＤＡＳ）３２によって形成されている。複数の検出器２０は、患者２２を透過する投射Ｘ線１６を感知し、ＤＡＳ３２は後続の処理のためにデータをディジタル信号へ変換する。各々の検出器２０が、入射Ｘ線ビームの強度を表わし従って患者２２を透過した減弱後のビームの強度を表わすアナログ電気信号を発生する。Ｘ線投影データを取得するための１回の走査の間に、ガントリ１２及びガントリ１２に装着されている構成部品は回転中心２４の周りを回転する。
【００２０】
ガントリ１２の回転及びＸ線源１４の動作は、ＣＴシステム１０の制御機構２６によって制御される。制御機構２６は、Ｘ線源１４に電力及びタイミング信号を供給するＸ線制御器２８及び発生器２９と、ガントリ１２の回転速度及び位置を制御するガントリ・モータ制御器３０とを含んでいる。画像再構成器３４が、サンプリングされてディジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３２から受け取って高速再構成を実行する。再構成された画像はコンピュータ３６への入力として印加され、コンピュータ３６は大容量記憶装置３８に画像を記憶させる。
【００２１】
コンピュータ３６はまた、キーボード、マウス、音声作動式コントローラ、又は他の任意の適当な入力装置のような何らかの形態の操作者インタフェイスを有するコンソール４０を介して、操作者から命令及び走査用パラメータを受け取る。付設されている表示器４２によって、操作者は、再構成された画像及びコンピュータ３６からのその他のデータを観測することができる。操作者が供給した命令及びパラメータはコンピュータ３６によって用いられて、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御器２８及びガントリ・モータ制御器３０に制御信号及び情報を供給する。加えて、コンピュータ３６は、電動テーブル４６を制御するテーブル・モータ制御器４４を動作させて、患者２２及びガントリ１２を配置する。具体的には、テーブル４６は患者２２を図１のガントリ開口４８を通して全体として又は部分的に移動させる。
【００２２】
図３には、本発明による高速ｋＶｐ切り換え構成の実施形態の一例が示されている。システム２００は、高電圧ケーブル２２０に結合された高電圧発生器２１０を含んでいる。高電圧発生器２１０は、少なくとも一つの電圧レベルを発生するように構成されている。システム２００は、高電圧ケーブル２２０とＸ線管２４０との間に結合されている介設回路（interposer circuit）２３０を含んでいる。本発明の各実施形態では、Ｘ線管２４０は、例として単カソード型Ｘ線管であっても二重カソード型Ｘ線管であってもよい。介設回路２３０は、第一の電圧レベルと第二の電圧レベルとの間を高速で切り換える又は切り換えることを支援するように構成されている。この第一の電圧レベルと第二の電圧レベルとの間での高速切り換えは、投影対の位置揃え不正及び再構成画像に結果として生じ得るアーティファクトを大幅に減少させ、これにより走査対象の物質分解及び実効原子番号決定を改善する。
【００２３】
続けて図３について述べると、上述のように、介設回路２３０は、高電圧ケーブル２２０とＸ線管２４０との間に結合されている。かかる構成では、高電圧ケーブル２２０の負荷キャパシタンスは、介設回路２３０によって達成可能な切り換え速度に最小限で影響する。但し、介設回路２３０の配置はシステム２００に示す構成に限定されない。本発明の各実施形態では、介設回路２３０は、様々な構成の下でＸ線システムの発生器を含め既存のＸ線システムに組み入れられ得るモジュール式ユニットとして構築され得る。かかる構成の実例については本書であらためて議論する。モジュール式ユニットとして、介設回路２３０は既存のシステムの内部に装着され又は組み入れられて、このようにして本例では高速二重ｋＶｐ撮像を可能にするためのＸ線システムの完全な分解修理（オーバホール）又は交換を、不必要にすることができる。従って、モジュール式介設回路２３０を既存のＸ線システムに単に組み入れることにより、高速二重ｋＶｐ撮像のために既存のＸ線システムを改造する又は交換することに典型的に伴う経費が大幅に縮小される。
【００２４】
図４は、実施形態の一例による二重ｋＶｐ切り換えのプロット３００を示す。一対の電圧レベルｋＶ＿Ｌ及びｋＶ＿Ｈが電圧軸３０２に沿って示されており、第一の電圧３０５、及び第一の電圧３０５よりも高い第二の電圧３１０の各レベルを示している。上述のような介設回路２３０のような介設回路が、第一の電圧３０５と第二の電圧３１０との間を高速に切り換える又は切り換えることを支援するように構成されている。例えば、介設回路は、１００ｋＶｐ及び１８０ｋＶｐのような電圧の間を高速に切り換える又は切り換えることを支援することができる。プロット３００は、第一の電圧３０５と第二の電圧３１０との間を切り換えているときの介設回路の出力３１３を示している。第二の電圧レベル３１０にある出力３１３は、一つのビュー期間の間に相対的に低い電圧レベル３１１に「降下（droop）」し又は低下するが、この降下は１０ｋＶを上回るべきでない。介設回路の出力３１３を受けるように接続された図３のＸ線管２４０のようなＸ線管が、第一及び第二の電圧３０５、３１０に応じて交番するＸ線スペクトルを放出する。この異なる発生器電圧レベルにおいて発生される交番するＸ線スペクトルを介して投影データを取得することにより、走査対象の物質組成及び実効原子番号のような物質特定的な情報を、公知の基底物質分解法を介して得ることができる。
【００２５】
立ち上がり時間３１５及び立ち下がり時間３２０が時間軸３０４に沿って示されている。本発明の実施形態によれば、プロット３００の立ち上がり時間３１５は約１０マイクロ秒間以下である。同様に、立ち下がり時間３２０も約１０マイクロ秒間以下である。但し、本発明の各実施形態では、立ち上がり時間３１５及び立ち下がり時間３２０はこのように限定されている訳ではなく、１０マイクロ秒間よりも長くても短くてもよい。加えて、立ち上がり時間３１５及び立ち下がり時間３２０は、投影対の間に最小限の位置揃え不正を有する取得撮像データを生ずるような動作パラメータに基づいて選択される。さらに、図４に示す電圧降下は、介設回路の設計形式に応じて１０ｋＶよりも遥かに小さくても大きくてもよい。
【００２６】
当業者は、介設回路による低電圧及び高電圧切り換えを走査時にガントリの異なる角度位置において繰り返して、１又は複数のビューを低ｋＶｐ３０５において得て、１又は複数のビューを高ｋＶｐ３１０において得るインターリーブ・パターンのデータが取得されるようにし得ることを容易に認められよう。
【００２７】
図５には、本発明の実施形態による介設回路のさらに詳細な図が示されている。介設回路４００は、電圧入力４０２、分圧器４０４、直列に結合された複数の切り換え段４１０、及び電圧出力４０６を含んでいる。各々の段が、一対のスイッチＳｎ及びＳｎ′と、反対に流れる電流を阻止するように動作可能なダイオードＤｎと、キャパシタＣｎとを有している。尚、「ｎ」は段番号に対応している。動作時には、介設回路４００は、入力４０２を介して図３の高電圧発生器２１０のような高電圧発生器から電圧を受け取り、段の列４１０が、出力４０６において一対の電圧レベルの間での入力電圧の高速切り換えを可能にしている。すなわち、各々の段４１０のスイッチＳｎ及びＳｎ′は二つの論理信号によって制御され、Ｓｎを開いてスイッチＳｎ′を閉じると第一の電圧を出力するように作用し、他方のスイッチＳｎを閉じるとキャパシタＣｎを直列に接続して第二の高い電圧を出力するように作用する。段４１０の総数は電圧増大の大きさに依存し、このようにして介設回路４００は様々な電圧レベル要件を満たすように設計され得る。上で図３に関して議論した介設回路２３０と同様に、介設回路４００はモジュール式回路であってよく、僅かな経費又はシステム停止時間で除去、修理又は交換を行なうことができる。加えて、個々の段４１０もまたモジュール式であり、介設回路４００の内部で修理又は交換を容易に行なうことができる。図５に示す実施形態では、一例として、介設回路はＸ線管に印加される電圧を制御する。
【００２８】
図６は、本発明のもう一つの実施形態による高速ｋＶｐ切り換え構成を示す。システム５００は、図３に示すシステム２００と同様に動作するように構成されているが、内部での介設回路の配置が異なる。すなわち、高電圧発生器５１０が介設回路５３０に結合され又は一体化されており、次いで介設回路５３０は高電圧ケーブル５２０に結合されている。これにより、高電圧ケーブル５２０はＸ線管５４０に直接結合される。上で図３に関連して述べたように、モジュール式介設回路５３０は、Ｘ線管５４０に印加される電圧レベルを高速に切り換えるように依然動作しつつＸ線システム５００の全体にわたり多様な構成として配置され得る。例えば、高電圧発生器５１０及びモジュール式介設回路５３０は、図６の破線で示すように単一ユニット５１５として一体化され得る。
【００２９】
もう一つの例として、図７は、本発明のもう一つの実施形態による高速ｋＶｐ切り換え構成を示す。システム６００は、高電圧ケーブル６２０に結合された高電圧発生器６１０を含んでいる。上で図３に示すシステム２００と同様に、介設回路６３０が高電圧ケーブル６２０の後方に配置されている。しかしながら、介設回路６３０はＸ線管６４０に電気的に結合されているばかりでなく、介設回路６３０及びＸ線管６４０が単一ユニットとして動作可能となるようにＸ線管６４０に直接装着されている。介設回路６３０は、Ｘ線管６４０自体の真空領域（図示されていない）に一体化されることもできる。
【００３０】
図８は、非侵襲型小包又は手荷物検査システムと共に用いられるＸ線イメージング・システム７００の見取り図である。Ｘ線システム７００は内部に開口７０４を有するガントリ７０２を含んでおり、この開口７０４を通して小包又は手荷物を通過させることができる。ガントリ７０２は、Ｘ線管７０６のような高周波電磁エネルギ源７０６と、検出器アセンブリ７０８とを収容している。また、コンベヤ・システム７１０が設けられており、コンベヤ・システム７１０は、構造７１４によって支持されており走査のために小包又は手荷物７１６を自動的に且つ連続的に開口７０４に通すコンベヤ・ベルト７１２を含んでいる。物体７１６をコンベヤ・ベルト７１２によって開口７０４に送り込み、次いで撮像データを取得し、コンベヤ・ベルト７１２によって開口７０４から小包７１６を除去することを、制御された連続的な態様で行なう。結果として、郵便物検査官、手荷物積み降ろし員及び他の警備人員が、爆発物、刃物、銃及び密輸品等について小包７１６の内容を非侵襲的に検査することができる。当業者は、ガントリ７０２が静止型であっても回転式であってもよいことを認められよう。回転式ガントリ７０２の場合には、システム７００は手荷物走査向け、又は他の産業応用若しくは医療応用向けのＣＴシステムとして動作するように構成され得る。
【００３１】
この書面の記載は、最適な態様を含めて本書において本発明を開示し、また任意の装置又はシステムを製造して利用すること及び任意の組み込まれた方法を実行することを含めてあらゆる当業者が本発明を実施することを可能にするように実例を用いている。特許付与可能な発明の範囲は特許請求の範囲によって画定されており、当業者に想到される他の実例を含み得る。かかる他の実例は、特許請求の範囲の書字言語に相違しない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の書字言語と非実質的な相違を有する等価な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３２】
１０ 計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム
１２ ガントリ
１４ Ｘ線源
１６ 投射Ｘ線
１８ 検出器アセンブリ
２０ 複数の検出器
２２ 患者
２４ 回転中心
２６ 制御機構
２８ Ｘ線制御器
２９ 発生器
３０ ガントリ・モータ制御器
３２ データ取得システム（ＤＡＳ）
３４ 画像再構成器
３６ コンピュータ
３８ 大容量記憶装置
４０ コンソール
４２ 表示器
４４ テーブル・モータ制御器
４６ 電動テーブル
４８ ガントリ開口
２００、５００、６００ システム
２１０、５１０、６１０ 高電圧発生器
２２０、５２０、６２０ 高電圧ケーブル
２３０、５３０、６３０ 介設回路
２４０、５４０、６４０ Ｘ線管
３００ 二重ｋＶｐ切り換えのプロット
３０２ 電圧軸
３０４ 時間軸
３０５ 第一の電圧
３１０ 第二の電圧
３１１ 相対的に低い電圧レベル
３１３ 介設回路の出力
３１５ 立ち上がり時間
３２０ 立ち下がり時間
４００ 介設回路
４０２ 電圧入力
４０４ 分圧器
４０６ 電圧出力
４１０ 切り換え段
５１５ 単一ユニット
７００ 小包／手荷物検査システム
７０２ ガントリ
７０４ 開口
７０６ Ｘ線管
７０８ 検出器アセンブリ
７１０ コンベヤ・システム
７１２ コンベヤ・ベルト
７１４ 構造
７１６ 小包又は手荷物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの電圧レベルを出力するように構成されている発生器と、
対象に向けて照射されるＸ線を発生するように構成されているＸ線源と、
前記発生器の前記出力及び前記Ｘ線源の入力に結合されており、第一の電圧レベルと第二の電圧レベルとの間で前記Ｘ線源への出力を切り換える又は切り換えることを支援するように構成されているモジュールと
を備えたシステム。
【請求項２】
前記第一の電圧レベルにおいて発生されるＸ線及び前記第二の電圧レベルにおいて発生されるＸ線から撮像データを取得して、
該撮像データから少なくとも一つの画像を再構成する
ように構成されているコンピュータを含んでいる請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記Ｘ線源と前記発生器との間に結合された高電圧ケーブルを含んでいる請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記モジュールは、前記発生器と前記高電圧ケーブルとの間に結合されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記モジュールは、前記高電圧ケーブルと前記Ｘ線源との間に結合されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記モジュールは、前記Ｘ線源に直接装着されるように構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記モジュールは、前記Ｘ線源に一体化されるように構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
前記モジュールは、前記発生器に一体化されるように構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項９】
前記第一の電圧レベルと前記第二の電圧レベルとの間の切り換え時間が約１０マイクロ秒間以下である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第二の電圧レベルは前記第一の電圧レベルよりも大きさが大きい、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記モジュールは、前記発生器と前記Ｘ線源との間で着脱自在に一体化されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
１よりも多いエネルギ・スペクトルにおいて撮像データを取得する方法であって、
Ｘ線源に接続可能なモジュールに少なくとも一つの電圧を入力するステップと、
前記モジュールを前記Ｘ線源に結合して、第一の電圧を前記Ｘ線源に出力するステップと、
前記第一の電圧を用いて発生されるＸ線エネルギ・スペクトルの第一のビームを前記Ｘ線源から対象に向けて投射して、第一の測定投影データ集合を取得するステップと、
前記回路モジュールを用いて前記第一の電圧から第二の電圧に切り換えるステップと、
前記第二の電圧を用いて発生されるＸ線エネルギ・スペクトルの第二のビームを前記Ｘ線源から前記対象に向けて投射して、第二の測定投影データ集合を取得するステップと、
前記第一及び第二の測定投影集合から少なくとも一つの代表画像を再構成するステップと
を備えた方法。
【請求項１３】
前記モジュールと前記Ｘ線源との間に高電圧ケーブルを結合するステップを含んでいる請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第一の電圧から第二の電圧に切り換える前記ステップは、約１０マイクロ秒間以下で切り換えることを含んでいる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第二の電圧は前記第一の電圧よりも大きさが大きい、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第一及び第二の測定投影データ集合から前記対象の物質組成を決定するステップを含んでいる請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記第一及び第二の測定投影集合から前記対象の実効原子番号及び密度の一方を決定するステップを含んでいる請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記Ｘ線源は回転式ガントリに装着されて、撮像対象の周りで回転させられる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
走査したい被検体を収容する開口を有するガントリと、
多数のエネルギを有するＸ線を前記被検体に投射するように構成されているＸ線源と、
該Ｘ線源に結合されており、少なくとも一つの電圧を発生するように構成されている発生器と、
該発生器と前記Ｘ線源との間に結合されており、第一の電圧を印加するときには第一のエネルギ・スペクトルを有するＸ線が発生され、第二の電圧を印加するときには第二のエネルギ・スペクトルを有するＸ線が発生されるように、前記第一の電圧と前記第二の電圧との間で切り換える又は切り換えることを支援することを提供するように構成されている回路モジュールと、
前記第一のエネルギ・スペクトルにあるＸ線及び前記第二のエネルギ・スペクトルにあるＸ線から撮像データを取得するように構成されているコンピュータと
を備えたイメージング・システム。
【請求項２０】
前記発生器を前記Ｘ線源に結合する高電圧ケーブルを含んでいる請求項１９に記載のイメージング・システム。
【請求項２１】
前記回路モジュールは、前記発生器、前記Ｘ線源、及び前記高電圧ケーブルの一つと一体化されるように構成されている、請求項２０に記載のイメージング・システム。
【請求項２２】
前記回路モジュールは、前記各電圧の間において約１０マイクロ秒間以下で前記Ｘ線源の結合を交番させるように構成されている、請求項１９に記載のイメージング・システム。
【請求項２３】
前記Ｘ線源は、単カソード型Ｘ線管及び二重カソード型Ｘ線管の一方である、請求項１９に記載のイメージング・システム。
【請求項２４】
非回転式又は回転式の何れかのガントリを組み入れた計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムである請求項１９に記載のイメージング・システム。
【請求項１】
少なくとも一つの電圧レベルを出力するように構成されている発生器と、
対象に向けて照射されるＸ線を発生するように構成されているＸ線源と、
前記発生器の前記出力及び前記Ｘ線源の入力に結合されており、第一の電圧レベルと第二の電圧レベルとの間で前記Ｘ線源への出力を切り換える又は切り換えることを支援するように構成されているモジュールと
を備えたシステム。
【請求項２】
前記第一の電圧レベルにおいて発生されるＸ線及び前記第二の電圧レベルにおいて発生されるＸ線から撮像データを取得して、
該撮像データから少なくとも一つの画像を再構成する
ように構成されているコンピュータを含んでいる請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記Ｘ線源と前記発生器との間に結合された高電圧ケーブルを含んでいる請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記モジュールは、前記発生器と前記高電圧ケーブルとの間に結合されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記モジュールは、前記高電圧ケーブルと前記Ｘ線源との間に結合されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記モジュールは、前記Ｘ線源に直接装着されるように構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記モジュールは、前記Ｘ線源に一体化されるように構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
前記モジュールは、前記発生器に一体化されるように構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項９】
前記第一の電圧レベルと前記第二の電圧レベルとの間の切り換え時間が約１０マイクロ秒間以下である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第二の電圧レベルは前記第一の電圧レベルよりも大きさが大きい、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記モジュールは、前記発生器と前記Ｘ線源との間で着脱自在に一体化されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
１よりも多いエネルギ・スペクトルにおいて撮像データを取得する方法であって、
Ｘ線源に接続可能なモジュールに少なくとも一つの電圧を入力するステップと、
前記モジュールを前記Ｘ線源に結合して、第一の電圧を前記Ｘ線源に出力するステップと、
前記第一の電圧を用いて発生されるＸ線エネルギ・スペクトルの第一のビームを前記Ｘ線源から対象に向けて投射して、第一の測定投影データ集合を取得するステップと、
前記回路モジュールを用いて前記第一の電圧から第二の電圧に切り換えるステップと、
前記第二の電圧を用いて発生されるＸ線エネルギ・スペクトルの第二のビームを前記Ｘ線源から前記対象に向けて投射して、第二の測定投影データ集合を取得するステップと、
前記第一及び第二の測定投影集合から少なくとも一つの代表画像を再構成するステップと
を備えた方法。
【請求項１３】
前記モジュールと前記Ｘ線源との間に高電圧ケーブルを結合するステップを含んでいる請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第一の電圧から第二の電圧に切り換える前記ステップは、約１０マイクロ秒間以下で切り換えることを含んでいる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第二の電圧は前記第一の電圧よりも大きさが大きい、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第一及び第二の測定投影データ集合から前記対象の物質組成を決定するステップを含んでいる請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記第一及び第二の測定投影集合から前記対象の実効原子番号及び密度の一方を決定するステップを含んでいる請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記Ｘ線源は回転式ガントリに装着されて、撮像対象の周りで回転させられる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
走査したい被検体を収容する開口を有するガントリと、
多数のエネルギを有するＸ線を前記被検体に投射するように構成されているＸ線源と、
該Ｘ線源に結合されており、少なくとも一つの電圧を発生するように構成されている発生器と、
該発生器と前記Ｘ線源との間に結合されており、第一の電圧を印加するときには第一のエネルギ・スペクトルを有するＸ線が発生され、第二の電圧を印加するときには第二のエネルギ・スペクトルを有するＸ線が発生されるように、前記第一の電圧と前記第二の電圧との間で切り換える又は切り換えることを支援することを提供するように構成されている回路モジュールと、
前記第一のエネルギ・スペクトルにあるＸ線及び前記第二のエネルギ・スペクトルにあるＸ線から撮像データを取得するように構成されているコンピュータと
を備えたイメージング・システム。
【請求項２０】
前記発生器を前記Ｘ線源に結合する高電圧ケーブルを含んでいる請求項１９に記載のイメージング・システム。
【請求項２１】
前記回路モジュールは、前記発生器、前記Ｘ線源、及び前記高電圧ケーブルの一つと一体化されるように構成されている、請求項２０に記載のイメージング・システム。
【請求項２２】
前記回路モジュールは、前記各電圧の間において約１０マイクロ秒間以下で前記Ｘ線源の結合を交番させるように構成されている、請求項１９に記載のイメージング・システム。
【請求項２３】
前記Ｘ線源は、単カソード型Ｘ線管及び二重カソード型Ｘ線管の一方である、請求項１９に記載のイメージング・システム。
【請求項２４】
非回転式又は回転式の何れかのガントリを組み入れた計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムである請求項１９に記載のイメージング・システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１１−５１５８２２（Ｐ２０１１−５１５８２２Ａ）
【公表日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０１８５４（Ｐ２０１１−５０１８５４）
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３３８８９
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１２０４１７
【国際公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３３８８９
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１２０４１７
【国際公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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